[發明專利]一種可持續實現輪盤徑向梯度溫差的加溫裝置

有效

• 申請號: 202011367053.9
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112642504B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 孫文輝;郜偉強;李現玲;高鵬;王賀
• 申請（專利權）人: 中國航發四川燃氣渦輪研究院
• 主分類號: B01L7/00
• 分類號: B01L7/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 衛媛媛

本申請提供一種可持續實現輪盤徑向梯度溫差的加溫裝置，所述加溫裝置包括上盤體保溫層(4)、下盤體保溫層(5)、加溫環(6)、盤心冷卻裝置(8)和盤體冷卻裝置(9)，其中：上盤體保溫層(4)和下盤體保溫層(5)均為環形板狀結構，上盤體保溫層(4)和下盤體保溫層(5)之間形成腔體結構，用于安裝輪盤；上盤體保溫層(4)和下盤體保溫層(5)之間設置N個加溫環(6)，加溫環(6)為圓環結構，加溫環(6)上設置有環形的加熱絲，用于加熱輪盤；上盤體保溫層(4)的圓心處設置輪盤安裝軸，下盤體保溫層(5)的圓心處設置盤心冷卻裝置(8)和盤體冷卻裝置(9)。

技術領域

本申請涉及航空發動機領域，具體涉及一種可持續實現輪盤徑向梯度溫差的加溫裝置。

背景技術

航空發動機輪盤強度試驗是發動機研制過程中必須開展的研究及考核試驗科目，主要試驗目的是在輪盤試驗器上模擬輪盤真實工作狀態，考核輪盤在相應工況下的強度及壽命儲備，為服役定型提供試驗數據支持。發動機工作時，輪盤自盤緣至盤心溫度逐漸降低，盤緣和盤心溫度相差可達200℃，限于現有輪盤試驗加溫控制技術，設計輪盤強度試驗多等效為均勻溫度場，但與實際工況差別較大時會影響考核結果，特別是低循環試驗中，會造成與發動機狀態差異較大的試驗結果，導致試驗無效。在輪盤試驗器上，為確保試驗的準確性，必須真實再現輪盤服役中相同的溫度梯度場。

國內現有輪盤強度試驗用加溫裝置，常用的為上下爐盤式通用型大空間輻射加溫裝置，可適用于不同結構輪盤開展超轉及低循環試驗用。發明專利CN110987390A中提供了一種可實現渦輪葉片梯度溫度場的旋轉疲勞試驗裝置，采用電磁感應加熱對渦輪葉片進行快速加溫，渦輪盤體采用冷卻水冷卻散熱方式，實現了葉片與盤體之間的溫度梯度，但盤體溫度無具體控制目標值。該裝置僅適用于旋轉葉片加溫，而對于直徑較大的輪盤無法適用。

國內外目前常用的建立大尺寸輪盤梯度溫度場的做法為在盤心加一路冷卻介質(氣或水)，將盤心熱量帶走，同時自盤緣部位加溫，形成梯度溫度場。但限于盤心位置尺寸較小，冷卻裝置結構限制，冷卻介質影響的區域有限；所以難以形成較持續穩定的梯度溫度場。

發明專利CN 1068397718中提供了一種立式轉子加溫裝置及系統，該裝置采用盤緣加溫方式，并通過冷卻裝置(3)伸入盤心空腔內，降低盤心部位溫度，并通過盤心和盤緣之間隔熱屏(1)，已實現輪盤盤心和盤緣的溫差要求。該裝置可以在短時間內能實現輪盤盤心和盤緣溫度差要求，但不能形成盤心至盤緣穩定變化的梯度溫度差；且在長時間加溫試驗中，由于加溫裝置保溫效果較好，對于長時間加溫后，裝置內多余的熱量不能及時散出，盤體溫度將會逐漸趨于均溫，所以，盤心至盤緣不能長時間形成穩定變化的梯度溫度場。現有梯度加溫裝置結構示意圖見圖1。

可見，現有技術中，在進行航空發動機輪盤強度試驗中，對輪盤進行旋轉加溫過程中，輪盤徑向方向形成梯度溫度后難以長時間保持的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本申請提供了一種可持續實現輪盤徑向梯度溫差的加溫裝置，能夠長時間保持輪盤徑向方向形成的梯度溫度。

本申請提供一種可持續實現輪盤徑向梯度溫差的加溫裝置，所述加溫裝置包括上盤體保溫層(4)、下盤體保溫層(5)、加溫環(6)、盤心冷卻裝置(8)和盤體冷卻裝置(9)，其中：

上盤體保溫層(4)和下盤體保溫層(5)均為環形板狀結構，上盤體保溫層(4)和下盤體保溫層(5)之間形成腔體結構，用于放置輪盤；上盤體保溫層(4)和下盤體保溫層(5)之間設置N個加溫環(6)，加溫環(6)為圓環結構，加溫環(6)上設置有環形的發熱絲，用于加熱輪盤；上盤體保溫層(4)的圓心處設置輪盤安裝軸，下盤體保溫層(5)的圓心處設置盤心冷卻裝置(8)和盤體冷卻裝置(9)，盤心冷卻裝置(8)為管路盤旋形成的圓柱結構，盤體冷卻裝置(9)為管路盤旋形成的圓盤結構，盤心冷卻裝置(8)設置在盤體冷卻裝置(9)的圓心處，盤心冷卻裝置(8)和盤體冷卻裝置(9)內部均填充有冷卻介質；上盤體保溫層(4)和下盤體保溫層(5)上設置有多個散熱孔(7)；每個加溫環(6)上設置一個測溫孔(10)。